DE4334932B4 - Rotierende elektrische Maschine - Google Patents

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Abstract

Rotierende elektrische Maschine mit einem Nuten aufweisenden Statorkern (11) und mit in die Nuten eingebrachten Statorspulen (12), die erste, eine Dreiphasen-Sternschaltung (13) bildende Wicklungen (Y1, Y2, Y3) und zweite, eine Dreiphasen-Dreieckschaltung (14) bildende Wicklungen (Δ1, Δ2, Δ3) aufweisen, wobei ein Phasenspannungsvektor der ersten Wicklungen (Y1, Y2, Y3) in der Phase jeweils um 30 Grad gegenüber dem Phasenspannungsvektor der zweiten Wicklungen (Δ1, Δ2, Δ3) versetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass entweder jede der ersten Wicklungen (Y1, Y2, Y3) in zwei Wicklungsteile (Yx1 und Yz2, Yy1 und Yx2, Yz1 und Yy2) aufgeteilt ist, oder dass jede der zweiten Wicklungen (Δ1, Δ2, Δ3) in zwei Wicklungsteile (Δx1 und Δy2, Δy1 und Δz2, Δz1 und Δx2) aufgeteilt ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine rotierende elektrische Maschine wie beispielsweise einen Dreiphasen-Wechselstromgenerator oder einen Dreiphasen-Induktionsmotor.
  • Aus der JP 4-8140 A ist eine rotierende elektrische Maschine dieser Art bekannt, wie sie auch im Oberbegriff von Patentanspruch 1 beschrieben ist. Diese Druckschrift offenbart eine drei erste in Sternschaltung geschaltete Wicklungen 100 umfassende Dreiphasen-Sternschaltung 101, die mit einer drei zweite, in Dreieckschaltung geschaltete Wicklungen 102 aufweisenden Dreiphasen-Dreieckschaltung 103 kombiniert ist. Die von einem Stator gebildete Verteilung der Luftspalt-Magnetkraft wird dabei entsprechend der Drehung von Polkernen zur Unterdrückung von elektromagnetischen Störung bzw. elektromagnetischem Rauschen angeglichen, indem eine Phasendifferenz von etwa 30 Grad zwischen den Spannungsvektoren 104 und 105 der ersten bzw. der zweiten Wicklungen 100 und 102 vorgesehen ist.
  • Gemäß dem vorstehend genannten Stand der Technik ist es jedoch zur Erzielung der Phasendifferenz von etwa 30 Grad zwischen den ersten und zweiten Wicklungen erforderlich, die Anzahl von Nuten im Vergleich zu einem früheren Stand der Technik, bei welchem die Statorwicklungen nur in Sternschaltung oder nur in Dreieckschaltung geschaltet sind, zu verdoppeln. Dies erfordert jedoch einen Statorkern entsprechend der vorstehend genannten Art mit sehr vielen Nuten. Im Ergebnis wird das Einbringen der Wicklungen in den Stator erschwert und die Größe der Zähne des Statorkerns wird halbiert, so daß die Zähne des Statorkerns während des Einbringens der Wicklungen oder bei der Montage des Statorkerns beschädigt werden können.
  • Die Druckschrift DE 29 21 115 A1 offenbart einen Drehstromgenerator mit mehreren Wicklungssystemen, wobei jeder Wicklungsstrang aus einer Phasengrundwickiung und einer Phasenhilfswicklung zusammengesetzt ist. In jede Nut sind Wicklungsteile, d.h. Phasengrundwicklungen und Phasenhilfswicklungen, jedes der beiden Wicklungssystem eingebracht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine rotierende elektrische Maschine der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß magnetische Störungen bzw. magnetisches Rauschen unterdrückt werden können, ohne die Anzahl der Nuten im Statorkern zu vergrößern.
  • Diese Aufgabe wird durch eine elektrische rotierende Maschine gelöst, wie sie in Patentanspruch 1 angegeben ist.
  • Mittels der Bildung einer Phasendifferenz zwischen den ersten und zweiten Wicklungen wird somit eine vorn Stator erzeugte Luftspalt-Magnetkraft bezüglich der Drehung der Polkerne des Rotors angeglichen zur Erzielung eines gleichmäßigen Verlaufs der Verteilung der Luftspalt-Magnetkraft. Somit werden keine großen pulsierenden Schwingungsanregungskräfte zwischen Rotor und Stator erzeugt.
  • In der vorstehend beschriebenen rotierenden elektrischen Maschine können elektromagnetische Störungen ohne Verminderung der Ausgangsleistung reduziert werden, da keine pulsierenden Schwingungsanregungskräfte zwischen Rotor und Statur erzeugt werden.
  • In der elektrischen Maschine gemäß Patentanspruch 1 ist entweder jede der ersten Wicklungen in zwei Wicklungsteile aufgeteilt, oder es ist jede der zweiten Wicklungen in zwei Wicklungsteile aufgeteilt, die getrennt in die Nuten der ersten Wicklungen eingebracht werden. Die Anzahl der Nuten im Statorkern kann somit entsprechend kleiner gewählt werden, als diejenige gemäß dem Stand der Technik, bei dem elektromagnetische Störungen durch die Kombination von Dreiphasenwicklungen in Sternschaltung mit Dreiphasenwicklungen in Dreieckschaltung unterdrückt werden.
  • In der elektrische Maschine gemäß Patentanspruch 1 ist es nicht erforderlich, Nuten vorzusehen, die jeweils nur für die Sternschaltung, bzw. die Dreieckschaltung benutzt werden, da die Wicklungen der Dreiphasen-Sternschaltung und der Dreieckschaltung in dieselben Nuten eingebracht werden. Auf diese Weise wird das Einbringen der Wicklungen in die Nuten vereinfacht und die Breite jedes Zahns des Statorkerns kann größer ausgeführt werden, so daß eine Beschädigung der Kernzähne, die im anderen Fall durch das Einbringen der Wicklungen und die Montage des Statorkerns auftreten kann, verhindert wird.
  • In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1: Ein Schaltbild der Statorwicklungen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel entsprechend dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung,
  • 2: Eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Spannungsvektoren der Statorwicklungen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 3: Eine Teilschnittansicht eines Dreiphasen-Wechselstromgenerators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 4: Eine Teilschnittansicht der Polklauen bzw. Polkerne des Rotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 5: Eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Anordnung der Statorwicklungen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 6: Eine schematische Darstellung eines Polkerns gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 7: Eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Veränderung des magnetischen Flusses gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 8: Ein Kennliniendiagramm zur Veranschaulichung der Störungskennlinie bzw. Störungscharakteristik gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 9: Ein Schaltbild der Beschaltung der Statorwicklungen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechend dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung,
  • 10: Ein Schaltbild zur Veranschaulichung der Beschaltung der Statorwicklungen gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel entsprechend dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung,
  • 11: Ein Schaltbild der Statorwicklungen gemäß dem Stand der Technik, und
  • 12: Ein Zeigerbild der Spannungsvektoren der Statorwicklungen gemäß dem Stand der Technik.
  • Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels
  • Anhand der 18 wird nachstehend die rotierende elektrische Maschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt 1 das Schaltbild der Beschaltung der Statorwicklungen, 2 ein Vektordiagramm der Spannungsvektoren der Statorwicklungen gemäß 1 und 3 eine teilweise Schnittansicht des Dreiphasen-Wechselstromgenerators, während 4 die Polkerne bzw. Polklauen des Rotors zeigt.
  • Der Dreiphasen-Wechselstromgenerator 1 umfaßt einen Rotor 2, der mittels der Ausgangsleistung einer nicht gezeigten Fahrzeugantriebsmaschine angetrieben wird, einen um den Rotor 2 angeordneten Stator 3 und eine Gleichrichterschaltung 4 zur Gleichrichtung des generierten Wechselstroms (3).
  • Der Rotor 2 ist ein Magnetfelderzeugungsrotor vom Randel-Typ mit Polkernen 6, auf denen eine Feldwicklung 5 angebracht ist, einer Drehachse 7, an der die Polkerne 6 befestigt sind und mit am Ende der Drehachse 7 befestigten Schleifringen 8. Kühlventilatoren 9 sind auf der Drehachse 7 befestigt und koaxial an beiden Seiten der Polkerne 6 angeordnet.
  • Der Stator 3 umfaßt einen ringförmigen Statorkern 11, der zwischen zwei Endrahmenteilen 10 befestigt ist, sowie neun unabhängige, auf den Statorkern 11 aufgewickelte Statorspulen 12. Der Statorkern 11 bildet magnetische Kreise in Verbindung mit den Polklauen bzw. Polkernen 6. Des weiteren sind 36 nicht gezeigte Nuten entlang der inneren Seite des Statorkerns 11 vorgesehen, mit einer Nut pro Pol und Phase, in die die Statorspulen 12 eingesetzt werden.
  • Die Statorspulen 12 sind in Form einer Dreiphasen-Sternschaltung 13 und einer Dreiphasen-Dreieckschaltung 14 geschaltet. Die Dreiphasen-Sternschaltung 13 umfaßt drei erste Wicklungen Y1, Y2 und Y3, die miteinander in Sternschaltung verbunden sind. Jede der ersten Wicklungen Y1, Y2 und Y3 ist aufgeteilt in zwei Wicklungsteile. Im einzelnen ist dabei die erste Wicklung Y1 in zwei Wicklungsteile Yx1 und Yz2 aufgeteilt. Die erste Wicklung Y2 ist in zwei Wicklungen Yy1 und Yx2 aufgeteilt, während die erste Wicklung Y3 in zwei Wicklungen Yz1 und Yy2 aufgeteilt ist.
  • Des weiteren umfaßt die Dreiphasen-Dreieckschaltung 14 drei zweite Wicklungen Δx3, Δy3 und Δz3, die miteinander in Dreieckschaltung verbunden sind und parallel zur Dreiphasen Sternschaltung 13 angeordnet sind.
  • Die drei zweiten Wicklungen Δx3, Δy3 und Δz3 werden nacheinander in die 36 im Statorkern 11 angeordneten Nuten eingebracht, so daß eine Phasendifferenz von 120 Grad zwischen den entsprechenden zweiten Wicklungen auftritt.
  • Die aufgeteilten Wicklungen Yx1 und Yz2 der ersten Wicklung Y1 werden jeweils in die Nuten eingesetzt, in die die zweiten Wicklungen Δx3 und Δz3 jeweils eingesetzt wurden, so daß der resultierende, die Spannung über der Serienschaltung der aufgeteilten Wicklungen Yx1 und Yz2 repräsentierende Vektor EY1 in seiner Phase um 30 Grad gegenüber den Vektoren EΔ3 und EΔ1 der zweiten Wicklungen Δz3 und Δx3 verschoben ist. In gleicher Weise werden die aufgeteilten Wicklungen Yy1 und Yx2 der ersten Wicklung Y2 entsprechend in die Nuten eingebracht, in die die zweiten Wicklungen Δy3 und Δx3 eingebracht wurden, so daß der resultierende, die Spannung über der Serienschaltung der aufgeteilten Wicklungen Yy1 und Yx2 repräsentierende Vektor EY2 in seiner Phase um 30 Grad gegenüber den Vektoren EΔ1 und EΔ2 der zweiten Wicklungen Δx3 und Δy3 versetzt wird. Die aufgeteilten Wicklungen Yz1 und Yy2 der ersten Wicklung Y3 werden entsprechend in die Nuten eingesetzt, in die die zweiten Wicklungen Δz3 und Δy3 jeweils eingesetzt wurden, so daß der resultierende, die Spannung über der Serienschaltung der aufgeteilten Wicklungen Yz1 und Yy2 repräsentierende Vektor EY3 in seiner Phase um 30 Grad gegenüber den Vektoren EΔ2 und EΔ3 der zweiten Wicklungen Δy3 und Δz3 verschoben wird.
  • Die Anordnung der neun Wicklungen der Statorspule ist in 5 gezeigt. Die in Kreisen angeordneten Bezugszeichen in 5 bezeichnen die Verbindung der Wicklungen mit den Wicklungen des Schaltbildes gemäß 1. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Windungen jeder der aufgeteilten Wicklungen Yx1, Yy1, Yz1, Yx2, Yy2 und Yz2 gleich 3 und die Anzahl der Windungen jeder zweiten Wicklung Δx3, Δy3, Δz3 gleich 10. Darüber hinaus ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Dreiphasen-Dreieckschaltung 14 in die Nuten des Statorkerns 11 derart eingebracht, so daß sie gemäß 4 an der inneren Seite bezüglich der Dreiphasen-Sternschaltung 13 angeordnet ist. Dies bewirkt eine verbesserte Kühlung der Dreiphasen-Dreieckschaltung 14 mittels der Kühlventilatoren 9.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist ferner jeder der Polkerne bzw. Polklauen 6 des Rotors 2 eine Form auf, bei der der verjüngte Teil jeder Polklaue gemäß 4 in Drehrichtung geneigt ist, so daß zusätzlich zu den wesentlichen Merkmalen eine weitere Verminderung der elektromagnetischen Störungen bzw. des elektromagnetischen Rauschens erzielt wird. Somit ist jede Polklaue 6 gemäß den ausgezogenen Linien in 6 in die Drehrichtung geneigt, was durch den Vergleich mit einer durch eine gestrichelte Linie angedeutete symmetrische Trapezform deutlich wird.
  • Es ist allgemein bekannt, daß bei einer Verzerrung des magnetischen Flusses infolge der Ankerrückwirkung nach Anlegen ei ner Last die Komponente einer dritten höheren Harmonischen der Verzerrung einen umlaufenden Strom durch die Dreieckschaltung 14 verursacht. Wird nun versucht, elektromagnetische Störungen durch Ausbilden einer ausgeglichenen Magnetkraft der beiden dreiphasigen Wicklungsanordnungen zu vermindern, so wird infolge der Ankerrückwirkung gemäß dem durchgezogenen Kennlinienverlauf A in 7 eine nicht ausgeglichene Komponente der dritten höheren Harmonischen verursacht, so daß im Ergebnis ein Maximalpunkt der Veränderung des magnetischen Flusses in der Drehrichtung der Polklauen 6 gemäß der ausgezogenen Linie B in 7 versetzt wird, wobei hauptsächlich die Verminderung der elektromagnetischen Störungen bzw. des elektromagnetischen Rauschens gestört wird. Die Form der Polklauen b ist derart ausgestaltet, daß sie, wie vorstehend beschrieben, in die Drehrichtung geneigt ist zur Unterdrückung der Erzeugung einer nicht ausgeglichenen Komponente der dritten Harmonischen. Dabei wird die Erzeugung von elektromagnetischen Störungen durch die nicht ausgeglichene Komponente der dritten höheren Harmonischen unterdrückt.
  • Auch bei dieser Vorgehensweise verbleibt ein umlaufender Strom bei höheren Drehzahlen des Rotors 2 infolge von Dimensionierungsfehlern während der Herstellung der Polklauen 6. Die Wärmeentwicklung der Dreiphasen-Dreieckschaltung 14 ist im allgemeinen größer als die der Dreiphasen-Sternschaltung 13 infolge der Kombination des umlaufenden Stroms mit dem Betriebsstrom. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedoch die Dreiphasen-Dreieckschaltung 14 näher an den Kühlventilatoren 9 zur Erzielung einer guten Kühlwirkung angeordnet, so daß ein Temperaturanstieg der Dreiphasen-Dreieckschaltung 14 verhindert und das Auftreten thermischer Probleme vermieden wird.
  • Wirkungsweise des ersten Ausführungsbeispiels
  • Nachstehend wird die Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels kurz beschrieben.
  • Der durch jede der ersten Wicklungen Y1, Y2 und Y3 fließende Strom der dritten höheren Harmonischen wird in Phase gebracht mit den durch jede der zweiten Wicklungen Δx3, Δy3 und Δz3 fließenden Strom der dritten höheren Harmonischen, indem die Anzahl der Windungen jeder der aufgeteilten Wicklungsteile Yx1, Yy1, Yz1, Yx2, Yy2 und Yz2 der ersten Wicklungen Y1, Y2 und Y3 der Dreiphasen-Sternschaltung 13 gleich 3 gewählt wird und die Anzahl der Windungen jeder der zweiten Wicklungen Δx3, Δy3 und Δz3 der Dreiphasen-Dreieckschaltung 14 gleich 10 gewählt wird.
  • Da des weiteren der resultierende Spannungsvektor der ersten Wicklungen Y1, Y2 und Y3 um 30 Grad phasenverschoben ist bezüglich des resultierenden Spannungsvektors der zweiten Wicklungen Δx3, Δy3 und Δz3, werden die resultierenden, durch die Feld-Magnetkraftverteilung und die Luftspalt-Magnetkraftverteilung verursachten magnetischen Kräfte unabhängig von einer Position des Rotors 2 in der Drehrichtung im wesentlichen konstant. Somit werden im Ergebnis keine großen pulsartigen Vibrationsanregungskräfte zwischen dem Rotor 2 und dem Stator 3 erzeugt.
  • Versuchsergebnisse entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel sind in 8 gezeigt. Im Rahmen dieses Versuchs wurde ein erfindungsgemäßer Generator (gemäß der ausgezogenen Kennlinie a) und ein Vergleichsgenerator (gemäß der gestrichelten Kennlinie b), der lediglich eine konventionelle Dreiphasen-Sternschaltung aufweist, hergestellt auf der Basis eines Dreiphasen-Wechselstromgenerators mit beispielsweise 36 Nuten und einer Nennleistung von 12 Volt und 120 Ampere. Bei den Versuchen wurden die gesamten magnetischen Störungen bzw. das magnetische Rauschen an einer Stelle in einer Entfernung von 30 cm seitlich hinter dem Generator gemessen, wobei jeder Generator eine gleiche Ausgangsleistung unter voller Last abgab.
  • Vorteile des ersten Ausführungsbeispiels
  • Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel können durch den Generator erzeugte Störungen gemäß 8, die die Versuchsergebnisse veranschaulicht, um etwa 10 dB vermindert werden.
  • Im übrigen kann die Anzahl der vorgesehenen Nuten im Statorkern 11 die gleiche sein, wie im Fall einer konventionellen Dreiphasen-Sternschaltung oder lediglich einer bekannten Dreiphasen-Dreieckschaltung. Somit kann die Anzahl der Muten zur Unterdrückung der magnetischen Störungen die Hälfte der Nuten der bekannten Maschine betragen.
  • Dadurch wird die Einbringung der Windungen in die Nuten erleichtert. Darüber hinaus kann die Größe jeder Nut oder jedes nicht gezeigten Kernzahns größer ausgeführt werden. Verformungen der Kernzähne, die im Rahmen des Einbringens der Wicklungen oder bei der Montage des Statorkerns 11 auftreten können, werden verhindert. Darüber hinaus wird eine Vergrößerung der magnetischen Flußdichte an den Kernzähnen vermieden.
  • Beschreibung des zweiten Ausführungbeispiels
  • Nachstehend wird ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß dem zweiten Gesichtspunkt in Verbindung mit 9 beschrieben.
  • In Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel wurde die Aufteilung der ersten Wicklungen in zwei Wicklungen beschrieben, wobei der zusammengesetzte Spannungsvektor der aufgeteilten zwei Wicklungen in seiner Phase um 30 Grad gegenüber dem Spannungsvektor einer der zweiten Wicklungen versetzt ist. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel werden nicht die ersten Wicklungen Yx3, Yy3 und Yz3 aufgeteilt, sondern es werden nun die zweiten Wicklungen Δ1, Δ2 und Δ3 in 2 Wicklungen aufgeteilt. Die aufgeteilten Wicklungen werden miteinander in der Form eines hexagonalen Musters gemäß 9 geschaltet, wobei der zusammengesetzte Spannungsvektor jedes Paares aufgeteilter zweiter Wicklungen in seiner Phase um 30 Grad im Vergleich zu dem der ersten Wicklungen Yx3, Yy3 und Yz3 versetzt ist.
  • Im einzelnen ist dabei die zweite Wicklung Δ1 in die beiden Wicklungsteile Δx1 und Δy2 aufgeteilt, während die zweite Wicklung Δ2 in die beiden Wicklungsteile Δy1 und Δz2, und die zweite Wicklung Δ3 in die Wicklungsteile Δz1 und Δx2 aufgeteilt sind.
  • Jeder der Wicklungsteile wird in gleicher Weise wie bei der ersten Wicklung Yx3, Yy3 und Yz3 getrennt in die Nuten eingebracht, so daß der zusammengesetzte Spannungsvektor jedes Paares von Wicklungsteilen in der Phase um 30 Grad gegenüber dem Spannungsvektor der ersten Wicklungen Yx3, Yy3 und Yz3 versetzt ist.
  • Die ersten Wicklungen Yx3, Yy3 und Yz3 werden nacheinander in 36 in dem Statorkern 11 vorgesehenen Nuten eingebracht, so daß eine Phasendifferenz zwischen zwei entsprechenden Wicklungen Yx3, Yy3 und Yz3 zu 120 Grad wird.
  • Da in diesem zweiten Ausführungsbeispiel sämtliche der 9 Wicklungen der Statorspule 12 dieselbe Anzahl von Windungen haben, kann jede der 9 Wicklungseinheiten mit derselben Wicklungsmaschine hergestellt werden. Auf diese Weise wird die Herstellung der Wicklungen und das Einbringen der Wicklungen erheblich vereinfacht.
  • Beschreibung des dritten Ausführungsbeispieles
  • Nachstehend wird ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß dem zweiten Gesichtspunkt in Verbindung mit 10 beschrieben.
  • Im vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel ist jede der zweiten Wicklungen Δ1, Δ2 und Δ3 in zwei Wicklungen aufgeteilt, die miteinander in Form eines hexagonalen Musters geschaltet sind, so daß der zusammengesetzte Spannungsvektor jedes Paares von Wicklungsteilen um 30 Grad gegenüber dem Spannungsvektor einer der ersten Wicklungen Yx3, Yy3 und Yz3 versetzt ist. Im vorliegenden dritten Ausführungsbeispiel ist jede der zweiten Wicklungen Δ1, Δ2 und Δ3 in zwei Wicklungsteile aufgeteilt. Die Wicklungsteile sind dabei miteinander in Form eines Sternmusters gemäß 10 geschaltet, so daß der zusammengesetzte Spannungsvektor jedes Paares von Wicklungsteilen in der Phase um 30 Grad gegenüber dem Spannungsvektor einer der ersten Wicklungen Yx3, Yy3 und Yz3 versetzt ist.
  • Da sämtliche neun Wicklungseinheiten der Statorspule 12 in diesem dritten Ausführungsbeispiel auch dieselbe Anzahl von Wicklungen wie im zweiten Ausführungsbeispiel aufweisen, können sämtlich neun Wicklungseinheiten auf derselben Maschine hergestellt werden. Damit wird sowohl die Herstellung der Wicklungen als auch das Einbringen der Wicklungen erheblich vereinfacht.
  • Weitere Modifikationen
  • Im vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Windungen jedes Wicklungsteils gleich 3 gewählt und die Anzahl der Windungen jeder zweiten Wicklung gleich 10 gewählt. Wird jedoch das Verhältnis der Windungsanzahl zu etwa 1:3 gewählt, ist es möglich, magnetische Störungen oder ein magnetisches Rauschen zu unterdrücken.
  • Dabei kann die Anzahl der Windungen der Wicklungsteile und der der zweiten Wicklungen jeweils zu 2 und 6 oder 3 und 9 gewählt werden.
  • Das Aufteilungsverhältnis der Wicklungsteile kann geringfügig ungleichmäßig sein, so daß es von dem Verhältnis 1:1 zur Erzielung gewünschter elektrischer Eigenschaften oder einer gewünschten elektrischen Ausgangsleistung abweichen kann. Dabei kann beispielsweise die erste Wicklung in zwei Wicklungsteile mit drei und vier Windungen aufgeteilt werden.
  • Ungeachtet dessen, daß ein Beispiel der Form des Polkerns bzw. der Polklaue 6 gemäß 6 angegeben ist, die in Drehrichtung geneigt ist, können die Polklauen auch in symmetrische Form ausgeführt werden, falls keine große Wärmeentwicklung infolge des umlaufenden Stroms der dritten höheren Harmonischen durch die Dreieckschaltung toleriert wird.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Dreiphasen-Dreieckschaltung an der inneren Seite der Dreiphasen-Sternschaltung angebracht, jedoch kann die Dreiphasen-Dreieckschaltung auch auf der Außenseite der Dreiphasen-Sternschaltung vorgesehen werden, wenn die Wärmebeständigkeit der Dreiphasen-Dreieckschaltung vergrößert wird. Die Auswirkung der Unterdrückung der elektromagnetischen Störung bzw. des elektromagnetischen Rauschens bleiben auch in diesem Falle erhalten.
  • Die in die Nuten des Statorkerns eingebrachten Windungen wurden vorstehend als Wellenwicklung ausgeführt, jedoch ist auch eine Ausführung als Schleifenwicklung möglich.
  • In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde jedes Paar von Wicklungsteilen derselben Phase (Yx1 und Yx2, Yy1 und Yy2, Yz1 und Yz2) in die Nuten in Form einer invertierten Wellenwicklung eingebracht, wobei auch zwei gleichartig geformte Spuleneinheiten hergestellt und gleichzeitig und parallel zueinander in die Nuten eingebracht werden können, und wobei die Verbindungen untereinander umgekehrt werden, so daß damit eine Vereinfachung des Einbringens der Wicklungen möglich ist.
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele wurden anhand eines Dreiphasen-Wechselstromgenerators beschrieben, jedoch ist auch die Anwendung der beschriebenen Ausgestaltungen bei einer anderen rotierenden elektrischen Maschine, wie beispielsweise einem Dreiphasen-Induktionsmotor möglich.
  • Die Statorspulen einer rotierenden elektrischen Maschine weisen somit eine Dreiphasen-Sternschaltung mit ersten, in Sternschaltung geschalteten Wicklungen Y1, Y2 und Y3, und ei ne Dreiphasen-Dreieckschaltung auf, mit zweiten, in Dreieckschaltung geschalteten Wicklungen Δx3, Δy3 und Δz3, wobei die zweiten Wicklungen Δx3, Δy3 und Δz3 nacheinander in Nuten des Statorkerns zur Erzielung einer Phasendifferenz zwischen den Wicklungen von 120 Grad eingebracht werden und jede der ersten Wicklungen Y1, Y2 und Y3 in 2 Wicklungsteile aufgeteilt ist, die getrennt in die Nuten eingebracht werden, in denen die zweiten Wicklungen Δx3, Δy3 und Δz3 bereits eingebracht wurden, so daß der resultierende zusammengesetzte Spannungsvektor jedes Paares der aufgeteilten ersten Wicklungen in der Phase um 30 Grad gegenüber dem Spannungsvektor einer der zweiten Wicklungen Δx3, Δy3 und Δz3 versetzt ist. Infolge der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung der rotierenden elektrischen Maschine kann die Anzahl der Nuten klein gehalten und die elektromagnetischen Störungen bzw. das elektromagnetische Rauschen vermindert werden, da die magnetische Kraft entsprechend der Verteilung der Luftspalt-Magnetkraft im wesentlichen konstant und unabhängig von der Drehposition des Rotors ist.

Claims (4)

  1. Rotierende elektrische Maschine mit einem Nuten aufweisenden Statorkern (11) und mit in die Nuten eingebrachten Statorspulen (12), die erste, eine Dreiphasen-Sternschaltung (13) bildende Wicklungen (Y1, Y2, Y3) und zweite, eine Dreiphasen-Dreieckschaltung (14) bildende Wicklungen (Δ1, Δ2, Δ3) aufweisen, wobei ein Phasenspannungsvektor der ersten Wicklungen (Y1, Y2, Y3) in der Phase jeweils um 30 Grad gegenüber dem Phasenspannungsvektor der zweiten Wicklungen (Δ1, Δ2, Δ3) versetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass entweder jede der ersten Wicklungen (Y1, Y2, Y3) in zwei Wicklungsteile (Yx1 und Yz2, Yy1 und Yx2, Yz1 und Yy2) aufgeteilt ist, oder dass jede der zweiten Wicklungen (Δ1, Δ2, Δ3) in zwei Wicklungsteile (Δx1 und Δy2, Δy1 und Δz2, Δz1 und Δx2) aufgeteilt ist.
  2. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der zweiten Wicklungen (Δ1, Δ2, Δ3) in zwei Wicklungsteile aufgeteilt ist, wobei die aufgeteilten zweiten Wicklungen in der Form eine hexagonalen Musters geschaltet sind.
  3. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der zweiten Wicklungen (Δ1, Δ2, Δ3) in zwei Wicklungsteile aufgeteilt ist, wobei die aufgeteilten zweiten Wicklungen in einem sternförmigen Muster geschaltet sind.
  4. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der ersten Wicklungen (Y1, Y2, Y3) in zwei Wicklungsteile aufgeteilt ist, und dass das Verhältnis der Anzahl der Windungen jeder der aufgeteilten ersten Wicklungsteile zu dem der zweiten Wicklungsteile etwa 1:3 ist.
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